【文章內容簡介】 制讀寫、串行通信的功能、外部中斷等等，所以說 P3 口是不用做為數據輸入輸出端口的。 時鐘電路的設計 單片機的正常運行需要一個時鐘電路來提供支持，在單片機的內部存在著很多時序電路，他們由觸發(fā)器來構成，當時鐘電路發(fā)出信號以后，單片機 開始進行工作，若沒有時鐘電路，那么單片機在完成一個動作以后就會達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，無法進行循環(huán)下一個動作。所以時鐘電路的存在非常重要。單片機的時鐘電路分為兩種，一種為內部時鐘電路，一種為外部時鐘電路。內部電路為通過利用芯片里的震蕩電路來產生時鐘信號，而外部電路成為單片機的內部時鐘電路是則是通過在單片機外部接上自激振蕩器發(fā)出高頻率的脈沖信號，然后在經過高分 頻處理以后。 AT89C51 芯片內部振蕩器是由一個高增益的具有的反相放大器構成的。由XTAL1 作為輸入端，輸出端為 XTAL2 的反相放大器分別可配置為片內的 振蕩器。一個穩(wěn)定的自激便振蕩器當兩端和兩個跨接石英晶體和電容時，如圖 2— 13 所示： 圖 213自激振蕩器 AD 轉換電路 芯片的模擬電壓由于其內部電源的輸入和參考電壓服用維持在 0~5V 范圍內。同時芯片為了減少數據的誤差提高穩(wěn)定性和轉換的速度，設置了雙數據的輸出，所用時間僅僅為 32? s。也是因為其單獨的芯片使能輸入，讓器件在掛接和處理器的控制方面更加的高效快捷。通過 DI 數據 輸入端使得通道功能的選擇更加方便。 ADC0832 的引腳的功能為 ADC0832 雙列直插式封裝然后共有一共 28條引腳。 第二章 音樂噴泉控制系統(tǒng)硬件設計 7 ADC0832 與單片機 89C51 的連接 AT89C51 單片機的地址鎖存信號 ALE 決定了 ADC0832 的時鐘信號，由于 ALE端的振蕩頻率為單片機振蕩頻率的 1/6，且 89C51 為 12MHz 時鐘頻率。當轉換的結束信號 EOC 作為查詢信號是。那么具體接口電路如圖 24所示 圖 24ADC0832 輸入電路 在本文的設計中，我們所提到的輸入電路，主要來講是指可以對音樂的啟動和停止，音樂的節(jié)奏和聲音的強弱等來檢測，然后將檢測得到的信號通過電平，脈沖或者是數字的形式送入單片機的電路。而在這里僅介紹能夠達到反映出音樂噴泉最基本要求的簡單電路，即控制音樂曲目啟停的奏曲信號電路。此時的音樂已經不單單是背景音樂，而是能夠控制噴泉工作的音樂。 音樂信號電路的框圖如圖 所示。左右兩路的立體聲信號經混合后送入限幅放大電路進行放大，目的是在音樂信號非常弱的情況下，電壓比較器的作用第二章 音樂噴泉控制系統(tǒng)硬件設計 8 是將大于成低電平有效的樂基準電壓的變化曲信 號由之端輸出單向信號。通過調整基準電壓，可使電路既不受干擾的影響又靈敏。 圖 潛水泵調速硬件方案設計 方案一：采用調速方便快捷精度又高的變頻器，只須控制口電流在 4 到 20毫安范圍內就可以，缺點為價格偏貴。 方案二：采用步進電機調速電路，但是采取此電路的缺點為會使電路變復雜并且降低了控制精度，但由于其成本很低，出于對系統(tǒng)成本的考慮且所需的控制精度要求不是很高，所以采用步進電動機調速系統(tǒng)。 在本篇文章所涉及的方法為可控硅調相控制噴泉水泵的轉速。電路如圖 所示。交流通過（耐 壓值 1000V）組成的二極管 1N4007 整流橋后變?yōu)?100Hz 脈動的直流，由單片機 依據音樂采樣結果輸出矩形波，通過光耦控制可控硅的通斷，以達到調相的目的。 第二章 音樂噴泉控制系統(tǒng)硬件設計 9 圖 燈光硬件方案設計 在 音樂 噴泉燈光的發(fā)展 史 上， 為了能夠讓人們在夜間也可以欣賞到美麗的噴泉，因此將燈光加入到噴泉的設計當中。噴泉噴出的水柱經過設備的造型后形成了點線面并與燈光結合起來，形成了美輪美奐的藝術效果。在本次的方案設計當中，在燈光的選擇方面有以下幾個方面。 方案一：使用大功率發(fā)光二極管，多種顏色。 方案二 ：使用 LED 水下低壓彩燈。 水下彩燈均采用著名荷蘭菲利蒲公司 的 產品， 此款水下彩燈設計 結構合理， 發(fā)出燈光色彩艷麗，再起原有的結構上對其在密封防護和接線方面進行了改善。這樣它在音樂噴泉的領域應用的更加的廣泛一些。 這次噴泉的設計使用的是水下 LED 照明用的低壓彩燈和兩個閃光 彩 燈，分別是用了兩種不同顏色的發(fā)光的二極管。 第二章 音樂噴泉控制系統(tǒng)硬件設計 10 圖 彩燈的連接 解決系統(tǒng)時間滯后硬件電路設計 因為單片機采集數據后需要一定時間對數據進行處理，電機的響應和水柱的噴水也需要一定的時間，故系統(tǒng)進 行音樂播放時，產生噴泉的動作會有滯后的現象產生。電機從一種轉速轉變?yōu)榱硪环N轉速狀態(tài)下所用的時間我們可以通過查電機的參數得到，響應時間為 。單片機采集處理數據程序的時間約為 100 句，約為 ，通過水閘效應可以講噴水住的延時時間計算得到，經計算總延時約為 。所以我們提出兩種以下解決方案。 方案一：把音樂提前變成完整的程序輸入到儲存模塊中去，預先處理的方法。 方案二：在音樂原和音響中間假如一個延遲的電路，然后調節(jié)好適當的參數，使得音樂能夠在播放的時候可以和水柱同步發(fā)生變化，達到完美統(tǒng)一的效 果。 但是并不是所有的單片機都可以進行我們方案一中提到的講音樂預先進行處理的方法，比如說一些數字處理方面能力非常高的控制系統(tǒng)嗎，比如工控機就不可以。所以在此我們只能采用第二種方式來實現我們想要的音樂和水腫同時變化的效果用延遲電路。第三章 噴泉控制系統(tǒng)軟件設計 2 第 3 章 噴泉控制系統(tǒng)軟件設計 噴泉運行過程 當噴泉的背景音樂開始響起，噴泉開始噴水的時候，多個噴頭如何進行相應的變化，在這里我們可以設計出很多種變化方案。我們稱噴泉噴池里噴頭的變化所用數據為花樣數據，它可以決定噴泉的變化形態(tài)。首先如圖 所示，我們講噴泉里的多個噴頭進 行編號， 從外圈開始順時針依次由 1到 13進行編號。那么在不考慮其他控制的情況下，在這里圖 的噴泉噴池需要兩個輸出的寄存器。 在這里，我們希望噴池的噴頭這樣變化運行： （ 1+2+3+4+5+6+7+8）到（ 1+3+5+7）到（ 2+4+6+8）到（ 1）到（ 2）到（ 3）到（ 4）到（ 5）到（ 6）到（ 7）（ 8）然后重新開始循環(huán)。即當噴泉開始工作的時候外圈全部噴頭同時開始噴水工作，然后每隔一個噴頭一共四個同時開始工作，接下來是另外四個噴頭開始工作，最后順時針方向一個接著一個開始噴水，這樣一組動作完成開始進入 第二輪的循環(huán)當中，在此期間，內圈噴頭及中心的噴頭不變，時鐘處于接通狀態(tài)持續(xù)噴出水柱。當然，由此也可發(fā)現，關于噴泉噴頭的花樣數據還可以編寫出很多種的花樣。 其各位控制噴頭定義如下： 圖 8 7 6 5 4 3 2 1 X X X 13 12 11 10 9 第三章 噴泉控制系統(tǒng)軟件設計 3 SBIT L1=P1^0 SBIT L8=p1^7 Sbit seg[]={0x03,0x0f,?? 0xff}。 While(1) { For(i=0,i8,i++) P1=seg[i]。 } 我們在這里預先設定當下面的數 據為 1是表示為噴頭開始噴水，然后為 0的時候，噴頭不噴水，那么這個時候噴泉的外圈的噴頭數據為： 1111 1111B 1010 1010B 0101 0101B 1000 0000B 0100 0000B 0010 0000B 0001 0000B 0000 1000B 0000 0100B 0000 0010B 0000 0001B 若該花樣數據定義為 HYSJ01 則數據定義如下： HYSJ01： DB 03H， 0FH， 3FH， 0FFH， 0FCH， 0FOH， 0COH， 00H；外圈的噴頭數據 DB 0,0， 0， 0， 0， 0， 0， 0 ； 里圈和中心噴頭數據 編寫好的噴泉的花樣數據，在噴泉工作的時候會會按照相應的順序依次以列為單位輸出，并且這樣的數據在運行完一個周期以后重新開始循環(huán)取出一列輸出。那么由此也可看出，花樣數據的搭配還可以編寫出很多種不同的樣式，并且也可將兩個及三個以上的數據配合在一起經行輸出，又可以出現更為復雜的樣式。 第三章 噴泉控制系統(tǒng)軟件設計 4 主程序框圖 程序從 0000H 開始的進入主程序當中去，其流程圖如圖 ?？梢钥闯觯洪_關 K連接著單片機的借口 P1． 4，其決定了是否測試輸出通道 ； P1． 5電平的高低由音樂信號控制，其是否開始演奏，決定了噴池噴頭何時開始噴水。薄碼開關決定延遲時間，為多少倍的 秒的動作改變時間間隔，當噴泉花樣數據用完一圈以后，就會重新開始循環(huán)。 控制潛水泵軟件設計模塊 潛水泵作為一種深井提水的重要工具，使用操作非常簡單，用途十分很廣泛，而且由于成本消耗也很低，所以可以用于將地下水提生到地表主要用于灌溉農田，礦山搶險等工作。還有我們今天設計所用到的噴泉景觀。但是潛水泵開關的噴水量速率是單一的，那么如果我們想要實現用潛水泵輸出水壓并且實現噴水量隨著音樂的頻率 高低變化那么就需要去控制要控制 潛水泵的流量變化。 在這里，我們想要設計一種不使用觸電觸頭進行開關的分時接通方法，來是潛水泵的轉速發(fā)生變化，那么如果我們的硬件電路大體上不做任何的改動，在這樣的前提條件之下，為了能使?jié)撍卯a生十八當的轉速調速能力已經更加好的節(jié)約能源的效果，我們做了一下的改變和設計來實現。 第三章 噴泉控制系統(tǒng)軟件設計 5 開 始初 始 化自 檢調 花 形 子 程 序取 簡 譜 碼 指 針查 表 取 常 數結 束 碼循 環(huán)T R 0 清 零 0結 束休 止 符取 音 符 常 數取 節(jié) 拍 常 數啟 動 T 0節(jié) 拍 時 間 到T R 0 清 零 ， 指 針 + 15 S ？